基于鏡面振動(dòng)反射的激光眩目器的制作方法

本發(fā)明涉及激光應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于鏡面振動(dòng)反射的激光眩目器。

背景技術(shù)：

振鏡，一種通過(guò)1片以上平面反光鏡，將光路沿原方向正交反射的模組，其中鏡片可以沿其與基準(zhǔn)平面夾角軸線發(fā)生小角度某種頻率的偏轉(zhuǎn)振動(dòng)。

激光眩目器，通過(guò)某種手段，將一定功率的激光束擴(kuò)散或者掃描出大面積光斑，從而達(dá)到刺激人眼，使被照射人員無(wú)法睜眼或者短暫致盲的機(jī)構(gòu)裝置。

當(dāng)前，軍用、警用激光眩目器具有一定的應(yīng)用，國(guó)內(nèi)淘寶上已有女士“防狼”用的激光眩目器，其采用的原理是傳統(tǒng)的激光發(fā)射頭配置凸透鏡擴(kuò)散；基于該技術(shù)的激光眩目器存在以下不足：

1、光斑調(diào)節(jié)受限

光斑調(diào)節(jié)受限直接影響產(chǎn)品性能，如女士防狼激光眩目器在緊急情況下，近距離無(wú)法產(chǎn)生足夠大的光斑，如不能產(chǎn)生足夠大的光斑及時(shí)將歹徒致盲，激怒歹徒反而可能更加危險(xiǎn)；軍用、警用激光眩目器需要在不同距離上使用，無(wú)法準(zhǔn)確量化地調(diào)節(jié)光斑，容易造成誤傷或者無(wú)法直接作用到目標(biāo)上。

2、瞬時(shí)光強(qiáng)與光斑大小成反比

受電池和激光器散熱的限制，激光器的功率無(wú)法無(wú)限制放大。通過(guò)凸透鏡后的激光束在擴(kuò)散到足夠大的光斑后單位面積上的光強(qiáng)不足，使眩目致盲的效果大打折扣，從而失去產(chǎn)品使用的意義。

在國(guó)外，有通過(guò)平面鏡沿著光路方向直線振動(dòng)，反射后形成小面積成像，再通過(guò)類似投影儀的原理，將微小的成像光斑投影出去，產(chǎn)生較大光斑，從而形成類似激光眩目器的效果。

國(guó)外現(xiàn)有產(chǎn)品，雖然激光振動(dòng)成像的方法解決了瞬時(shí)光強(qiáng)與光斑大小的問(wèn)題，通過(guò)透鏡組，也基本解決了光斑調(diào)節(jié)限制的問(wèn)題。但使用透鏡組，在需要覆蓋近距離和遠(yuǎn)距離使用時(shí)，需要采用長(zhǎng)焦、大范圍調(diào)節(jié)鏡頭組，這類鏡頭組類似于單反相機(jī)的外裝鏡頭，價(jià)格昂貴，體積龐大，重量沉重，結(jié)構(gòu)嬌貴。作為非致命性武器，性價(jià)比勉強(qiáng)能接受，作為女士防身裝備，則攜帶使用極為不便，無(wú)法作為產(chǎn)品成型。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的就是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種基于鏡面振動(dòng)反射的激光眩目器，采取平面鏡角度偏轉(zhuǎn)振動(dòng)反射，而非直線振動(dòng)反射的方法，通過(guò)調(diào)節(jié)偏轉(zhuǎn)角度的大小，將等強(qiáng)度的激光束，以很高頻率反射掃略出去，覆蓋所需面積的平面空間，從而實(shí)現(xiàn)眩目功能。

本發(fā)明一種基于鏡面振動(dòng)反射的激光眩目器，包括激光發(fā)生單元、第一反射鏡面、第二反射鏡面、第一反射鏡面驅(qū)動(dòng)單元、第二反射鏡面驅(qū)動(dòng)單元；

所述第一反射鏡面為激光入射鏡面，第二反射鏡面為激光出射鏡面；所述第一反射鏡面、第二反射鏡面分別垂直于xz、yz平面；所述第一反射鏡面可在所述第一反射鏡面驅(qū)動(dòng)單元的驅(qū)動(dòng)下，繞平行于y軸的旋轉(zhuǎn)軸在設(shè)定的角度范圍內(nèi)往復(fù)擺動(dòng)；所述第二反射鏡面可在所述第二反射鏡面驅(qū)動(dòng)單元的驅(qū)動(dòng)下，繞平行于x軸的旋轉(zhuǎn)軸在設(shè)定的角度范圍內(nèi)往復(fù)擺動(dòng)；所述第一反射鏡面、第二反射鏡面在z軸方向上交錯(cuò)布置；所述第一反射鏡面、第二反射鏡面的反射面相對(duì)布置；

所述激光發(fā)生單元發(fā)出的激光入射光束沿x軸方向入射所述第一反射鏡面，經(jīng)過(guò)所述第一反射鏡面的第一次反射，轉(zhuǎn)向所述第二反射鏡面，再經(jīng)過(guò)所述第二反射鏡面的第二次反射后形成出射光束；

xyz坐標(biāo)系為空間任一直角坐標(biāo)系。

進(jìn)一步的，所述第一反射鏡面、第二反射鏡面的中心連線平行于z軸。

進(jìn)一步的，所述第一反射鏡面、第二反射鏡面的擺動(dòng)頻率不同，頻率較大者為頻率較小者的整數(shù)倍，所述整數(shù)倍為2倍或以上。

進(jìn)一步的，所述第一反射鏡面驅(qū)動(dòng)單元、第二反射鏡面驅(qū)動(dòng)單元分別為第一電機(jī)、第二電機(jī)；所述第一反射鏡面、第二反射鏡面分別安裝在所述第一電機(jī)、第二電機(jī)的轉(zhuǎn)軸上；所述第一電機(jī)的軸線與y軸平行，所述第二電機(jī)的軸線與x軸平行；所述第一電機(jī)、第二電機(jī)交錯(cuò)安裝在固定支架上；所述第一電機(jī)、第二電機(jī)的轉(zhuǎn)軸順時(shí)針或逆時(shí)針小角度來(lái)回往復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)，分別帶動(dòng)所述第一反射鏡面、第二反射鏡面來(lái)回往復(fù)擺動(dòng)。

進(jìn)一步的，所述第一反射鏡面驅(qū)動(dòng)單元、第二反射鏡面驅(qū)動(dòng)單元均為帶有偏心凸輪的電機(jī)，偏心凸輪固定在電機(jī)上；在所述第一反射鏡面、第二反射鏡面的固定支架內(nèi)均設(shè)置有回復(fù)彈簧；電機(jī)帶動(dòng)偏心凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，分別推動(dòng)所述第一反射鏡面、第二反射鏡面擺動(dòng)；所述回復(fù)彈簧用于所述第一反射鏡面、第二反射鏡面的復(fù)位。

進(jìn)一步的，2個(gè)所述偏心凸輪上均設(shè)置有磁鐵，通過(guò)霍爾傳感器檢測(cè)所述磁鐵通過(guò)時(shí)的信號(hào)，即可得到電機(jī)轉(zhuǎn)速，進(jìn)而計(jì)算出所述第一反射鏡面、第二反射鏡面各自擺動(dòng)的頻率。

進(jìn)一步的，所述第一反射鏡面驅(qū)動(dòng)單元、第二反射鏡面驅(qū)動(dòng)單元均為音圈電機(jī)，音圈電機(jī)直線推拉滑塊，滑塊在導(dǎo)軌上往復(fù)運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)所述第一反射鏡面、第二反射鏡面來(lái)回往復(fù)擺動(dòng)。

進(jìn)一步的，所述滑塊上設(shè)置有直線電位器，用以獲得音圈電機(jī)的行程反饋。

進(jìn)一步的，所述第一反射鏡面與xy平面夾角45°，所述第二反射鏡面的與xz平面夾角45°。

進(jìn)一步的，該激光眩目器還包括一個(gè)或多個(gè)附加反射鏡片和/或反射鏡片，一個(gè)或多個(gè)所述附加反射鏡片和/或反射鏡片設(shè)置于入射光路或出射光路上。

本發(fā)明的有益效果為：光斑大小可以通過(guò)控制鏡片擺動(dòng)的振幅獲得；激光光強(qiáng)除了在兩片鏡面上反射有所損耗以外，在眩目器覆蓋的平面區(qū)域的任意點(diǎn)，依然以幾乎全功率保持激光特性高頻掃略，光強(qiáng)不被削弱；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、合理，應(yīng)用前景廣闊。

附圖說(shuō)明

圖1所示為本發(fā)明實(shí)施例中激光經(jīng)2次反射后形成的正弦波示意圖。

圖2所示為本發(fā)明實(shí)施例1結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3所示為本發(fā)明實(shí)施例2結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4所示為本發(fā)明實(shí)施例3結(jié)構(gòu)示意圖。

其中：1-第一反射鏡面、2-第二反射鏡面、3-第一反射鏡面驅(qū)動(dòng)單元、4-第二反射鏡面驅(qū)動(dòng)單元、5-固定支架、6-激光發(fā)生單元、7-霍爾傳感器、8-磁鐵、9-滑塊、10-直線電位器、31-第一電機(jī)、32-第二電機(jī)、33-帶有偏心凸輪的電機(jī)、34-音圈電機(jī)。

具體實(shí)施方式

下文將結(jié)合具體附圖詳細(xì)描述本發(fā)明具體實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)注意的是，下述實(shí)施例中描述的技術(shù)特征或者技術(shù)特征的組合不應(yīng)當(dāng)被認(rèn)為是孤立的，它們可以被相互組合從而達(dá)到更好的技術(shù)效果。在下述實(shí)施例的附圖中，各附圖所出現(xiàn)的相同標(biāo)號(hào)代表相同的特征或者部件，可應(yīng)用于不同實(shí)施例中。

本發(fā)明實(shí)施例一種基于鏡面振動(dòng)反射的激光眩目器，包括激光發(fā)生單元6、第一反射鏡面1、第二反射鏡面2、第一反射鏡面驅(qū)動(dòng)單元3、第二反射鏡面驅(qū)動(dòng)單元4；

所述第一反射鏡面1為激光入射鏡面，第二反射鏡面2為激光出射鏡面；所述第一反射鏡面1、第二反射鏡面2分別垂直于xz、yz平面；所述第一反射鏡面1可在所述第一反射鏡面驅(qū)動(dòng)單元3的驅(qū)動(dòng)下，繞平行于y軸的旋轉(zhuǎn)軸在設(shè)定的角度范圍內(nèi)往復(fù)擺動(dòng)；所述第二反射鏡面2可在所述第二反射鏡面驅(qū)動(dòng)單元4的驅(qū)動(dòng)下，繞平行于x軸的旋轉(zhuǎn)軸在設(shè)定的角度范圍內(nèi)往復(fù)擺動(dòng)；所述第一反射鏡面1、第二反射鏡面2在z軸方向上交錯(cuò)布置；所述第一反射鏡面1、第二反射鏡面2的反射面相對(duì)布置；

所述激光發(fā)生單元6發(fā)出的激光入射光束沿x軸方向入射所述第一反射鏡面1，經(jīng)過(guò)所述第一反射鏡面1的第一次反射，轉(zhuǎn)向所述第二反射鏡面2，再經(jīng)過(guò)所述第二反射鏡面2的第二次反射后形成出射光束；

xyz坐標(biāo)系為空間任一直角坐標(biāo)系。所述第一反射鏡面1、第二反射鏡面2的中心連線平行于z軸。所述第一反射鏡面1、第二反射鏡面2的擺動(dòng)頻率不同，頻率較大者為頻率較小者的整數(shù)倍，所述整數(shù)倍為2倍或以上。

實(shí)施例1

如圖2所示，在垂直于xz平面和yz平面的方向上，分別設(shè)置第一反射鏡面1和第二反射鏡面2；其中第一反射鏡面1圍繞平行于y軸的軸線振動(dòng)偏轉(zhuǎn)（下文簡(jiǎn)稱為擺動(dòng)）；第二反射鏡面2圍繞平行于x軸的軸線擺動(dòng)；第一電機(jī)31（第一反射鏡面驅(qū)動(dòng)單元3）的軸線與y軸平行，第二電機(jī)32（第二反射鏡面驅(qū)動(dòng)單元4）的軸線與x軸平行，兩個(gè)電機(jī)31、32空間交錯(cuò)安裝在固定支架5上；由此，第一反射鏡面1安裝在第一電機(jī)31的轉(zhuǎn)軸上，第二反射鏡面2安裝在第二電機(jī)32的轉(zhuǎn)軸上；第一電機(jī)31和第二電機(jī)32的轉(zhuǎn)軸圍繞其自身軸線順時(shí)針或逆時(shí)針小角度來(lái)回轉(zhuǎn)動(dòng)，就分別帶動(dòng)第一反射鏡面1和第二反射鏡面2擺動(dòng)。

為了確保光線的準(zhǔn)確反射，兩片鏡面1、2的空間位置需要保證反射面中心相對(duì)；由此，靜止?fàn)顟B(tài)下，以第一反射鏡面1與xy平面呈45°交角，第二反射鏡面2與xz平面呈45°交角為例來(lái)看（也可以采用其他的夾角），入射光束以x軸的反方向射入，經(jīng)過(guò)第一反射鏡面1的第一次反射，轉(zhuǎn)向第二反射鏡面2，再通過(guò)第二反射鏡面2的第二次反射，成為出射光束。

將上述第一反射鏡面1和第二反射鏡面2各自給出小角度往復(fù)擺動(dòng)，受第一反射鏡面1影響，出射光束將在xy平面上來(lái)回?cái)[動(dòng)，呈現(xiàn)出張角；受第二反射鏡面2影響，出射光束將在ｙｚ平面上來(lái)回?cái)[動(dòng)，呈現(xiàn)出張角。當(dāng)?shù)谝环瓷溏R面1和第二反射鏡面2以大于等于2倍的頻率差（頻率較大者為頻率較小者整數(shù)倍，最小整數(shù)倍為2倍）擺動(dòng)時(shí)，光束打到平面上，就能產(chǎn)生如圖1的正弦波形（改變振幅可以變成接近“ｚ形”或“之字形”）圖案。由于光束的光斑具有一定直徑ｄ，當(dāng)?shù)谝环瓷溏R面1和第二反射鏡面2的擺動(dòng)頻率差為ｎ，兩個(gè)鏡面的夾角造成的正弦波振幅都是ａ，通過(guò)設(shè)定ａ＝ｎｄ，通過(guò)鏡面高頻擺動(dòng)，反射達(dá)到目標(biāo)平面上的團(tuán)就接近于一個(gè)邊長(zhǎng)為ａ的正方形實(shí)心光斑。

在這個(gè)光斑范圍內(nèi)，眼睛將受到除去鏡面反射效率后的激光直射，以單片鏡面反射率98%為例，兩片鏡面下來(lái)，效率仍然高達(dá)96%。如此效率的激光直射，將使眼睛瞬間被暫時(shí)致盲。

實(shí)施例2

光路傳播和實(shí)施例1相同，不同之處在于第一反射鏡面驅(qū)動(dòng)單元3和第二反射鏡面驅(qū)動(dòng)單元4均采用帶有偏心凸輪的電機(jī)33。

如圖3所示，第一反射鏡面1和第二反射鏡面2分別通過(guò)支架固定，第一反射鏡面1圍繞y軸擺動(dòng)，第二反射鏡面2圍繞x軸擺動(dòng)；激光發(fā)生單元1發(fā)出的激光束，被第一反射鏡面1反射后，打到第二反射鏡面2上，再次反射，靜止?fàn)顟B(tài)下出射光束在yz平面上，沿y軸方向射出。

帶有偏心凸輪的電機(jī)33上固定有偏心凸輪，偏心凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，推動(dòng)第一反射鏡面1運(yùn)動(dòng)，在第一反射鏡面1的固定支架內(nèi)裝回復(fù)扭簧，回復(fù)彈簧用于第一反射鏡面1、第二反射鏡面2的復(fù)位；電機(jī)33高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，第一反射鏡面1就會(huì)高速擺動(dòng)，設(shè)定好偏心凸輪的半徑，就可以獲得想要的擺動(dòng)幅度；想要改變振幅，可以通過(guò)控制調(diào)節(jié)凸輪中心距離鏡片旋轉(zhuǎn)中心的距離來(lái)實(shí)現(xiàn)，距離小則偏轉(zhuǎn)角度增大，相應(yīng)也就調(diào)整了前文中的振幅a；第二反射鏡面2由另一個(gè)帶有偏心凸輪的電機(jī)33推動(dòng)，其原理相似。兩個(gè)偏心凸輪上各安裝一個(gè)磁鐵8，通過(guò)霍爾傳感器7檢測(cè)磁鐵通過(guò)時(shí)的信號(hào)，即可了解電機(jī)33轉(zhuǎn)速，進(jìn)而推算出鏡片各自擺動(dòng)的頻率，實(shí)現(xiàn)實(shí)施例一中電機(jī)直驅(qū)相同的效果，這種方案僅電機(jī)噪音偏大，功能均可實(shí)現(xiàn)。

實(shí)施例3

和實(shí)施例1反射鏡面布局相同，不同點(diǎn)在于第一反射鏡面1、第二反射鏡面2均由音圈電機(jī)34驅(qū)動(dòng)；以第一反射鏡面1的驅(qū)動(dòng)為例，音圈電機(jī)34直線推拉滑塊9，滑塊9在導(dǎo)軌上沿x軸方向往復(fù)，滑塊9上裝有l(wèi)型連接片；l型連接片隨著滑塊9被音圈電機(jī)34一起驅(qū)動(dòng)沿x軸方向往復(fù)運(yùn)動(dòng)，l型連接片的垂直面推動(dòng)鏡面1，從而造成本實(shí)施例中第一反射鏡面1像實(shí)施例1一樣，圍繞y軸小角度高頻擺動(dòng)；第二反射鏡面2原理相同，同樣可以通過(guò)音圈電機(jī)34驅(qū)動(dòng)滑塊9帶動(dòng)第二反射鏡面2擺動(dòng)實(shí)現(xiàn)光路的反射偏轉(zhuǎn)；在滑塊9上安裝直線電位器10，可以獲得音圈電機(jī)34的行程反饋，從而控制振幅a，音圈電機(jī)34可以設(shè)定其振動(dòng)頻率，從而也可以控制第一反射鏡面1、第二反射鏡面2的頻率差。

本實(shí)施例能實(shí)現(xiàn)同實(shí)施例1電機(jī)直驅(qū)相同的效果，雖然這種方案需要導(dǎo)軌滑塊，頻率提高受限，因?yàn)轵?qū)動(dòng)重物模塊高速往復(fù)，振幅的一致性控制難度略大，但功能均可實(shí)現(xiàn)。

本發(fā)明的有益效果為：光斑大小可以通過(guò)控制鏡片擺動(dòng)的振幅獲得；激光光強(qiáng)除了在兩片鏡面上反射有所損耗以外，在眩目器覆蓋的平面區(qū)域的任意點(diǎn)，依然以幾乎全功率保持激光特性高頻掃略，光強(qiáng)不被削弱；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、合理，應(yīng)用前景廣闊。

本文雖然已經(jīng)給出了本發(fā)明的幾個(gè)實(shí)施例，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在不脫離本發(fā)明精神的情況下，可以對(duì)本文的實(shí)施例進(jìn)行改變。上述實(shí)施例只是示例性的，不應(yīng)以本文的實(shí)施例作為本發(fā)明權(quán)利范圍的限定。